徠卡機(jī)載激光掃描系統(tǒng)ALS50-II剖析

ALS50-II機(jī)載激光掃描系統(tǒng)內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

ALS50-II機(jī)載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡(jiǎn)介ALS50應(yīng)用成果展示

ALS50-II總結(jié)

2內(nèi)容提要

LIDAR技術(shù)背景簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

ALS50-II機(jī)載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡(jiǎn)介ALS50應(yīng)用成果展示

ALS50-II總結(jié)

3LIDAR技術(shù)背景LIDAR稱為激光雷達(dá)，是激光掃描與探測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱。機(jī)載LIDAR技術(shù)提供了一種高效快捷地獲取高精度空間數(shù)據(jù)的方法。它的優(yōu)勢(shì)在于對(duì)大范圍區(qū)域、人口密集區(qū)域、地形復(fù)雜地區(qū)、沿岸島礁海區(qū)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的快速獲取，而這正是用其他方法所不能得到的或是在高昂成本下才能獲得的。4機(jī)載LIDAR主要的應(yīng)用領(lǐng)域國(guó)土資源調(diào)查獲取高密集、高精度、高清晰的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)，提取、挖掘各種專題信息數(shù)據(jù)，服務(wù)于國(guó)土資源的信息化管理和調(diào)查。林業(yè)資源調(diào)查分析森林樹(shù)木的覆蓋率和覆蓋面積，概算出森林占地面積和樹(shù)木的平均高度，便于相關(guān)部門(mén)進(jìn)行宏觀調(diào)控。電力選線、勘測(cè)了解整個(gè)線路設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)的地形和地物要素的情況，尤其是在樹(shù)木密集處，可以估算出需要砍伐樹(shù)木的面積和木材量。交通管線設(shè)計(jì)為公路、鐵路設(shè)計(jì)提供高精度的地面高程模型，以方便線路設(shè)計(jì)和施工土方量的精確計(jì)算。同樣在進(jìn)行通訊網(wǎng)絡(luò)、油管、氣管線路設(shè)計(jì)時(shí)有著重要的應(yīng)用價(jià)值。數(shù)字城市建設(shè)可以完成三維數(shù)字城市建設(shè)的主要部分－城市三維數(shù)字模型的建設(shè)。數(shù)字地面模型與GIS系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合，可以建立和完善“數(shù)字城市”系統(tǒng)。5內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

ALS50-II機(jī)載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡(jiǎn)介ALS50應(yīng)用成果展示

ALS50-II總結(jié)

6ALS50-II

系統(tǒng)組成

ALS50-II是可搭載在多種航空飛行平臺(tái)上獲取地表激光反射數(shù)據(jù)的機(jī)載激光掃描集成系統(tǒng)。可全天候（包括夜間或惡劣天氣）進(jìn)行航空遙感作業(yè)，快速獲取高精度DTM。與光學(xué)或數(shù)字影像結(jié)合使用，加上少量控制點(diǎn)可獲得正射影像產(chǎn)品。激光掃描儀系統(tǒng)控制箱操作終端導(dǎo)航終端7ALS50-II

工作原理將ALS50-II安裝于航空平臺(tái)上，通過(guò)測(cè)量飛機(jī)的空間位置與姿態(tài)，以及飛機(jī)對(duì)地距離和掃描角度，得出地面激光掃描點(diǎn)的三維位置坐標(biāo)。飛機(jī)的空間位置由GPS確定，姿態(tài)由慣性測(cè)量單元IMU確定，飛機(jī)對(duì)地距離由激光信號(hào)發(fā)射與接收的時(shí)間間隔確定，由此綜合解算得出DTM。此外，由接收的激光信號(hào)強(qiáng)弱則可得到地表分類信息。8ALS50-II

性能指標(biāo)ALS50-II將脈沖頻率提高到150KHz。在保證數(shù)據(jù)精度的前提下，大大提高了激光點(diǎn)密度。ALS50-II最大脈沖頻率150kHz最大掃描頻率90Hz回波/強(qiáng)度信號(hào)次數(shù)4+3相對(duì)飛行高度(m)200–6000最大掃描角度(deg)75自適應(yīng)滾動(dòng)補(bǔ)償有控制箱工作溫度0–40°C掃描儀工作溫度0–40°C機(jī)艙內(nèi)溫度數(shù)碼相機(jī)1280x1024像素IPAS型號(hào)IPASCUS69ALS50-II

性能升級(jí)更多小體積目標(biāo)可以進(jìn)行測(cè)量（如：電力線）更多低反射率的物體能被探測(cè)到（如：瀝青道路）更高的飛行高度-在大面積低點(diǎn)密度項(xiàng)目中提供最大覆蓋率-甚至在山區(qū)都可以采用固定飛行高度對(duì)大氣條件要求低（如：霧、煙、霾）采用同一硬盤(pán)存儲(chǔ)GPS、IMU及激光數(shù)據(jù)所有操作通過(guò)圖形界面遠(yuǎn)程進(jìn)行控制10ALS50-II掃描儀(cm,kg)37Wx56Dx24H,30kg控制箱(cm,kg)45Wx47Dx36H(8U),40kg電源(28VDC)<28A平均,<35A最高激光發(fā)散度0.22mr@1/e2(0.15mr@1/e)波形壓8bits@1nsecinterval@50kHz硬盤(pán)300GB(~17小時(shí))是否能從現(xiàn)有系統(tǒng)升級(jí)?能ALS50-II

產(chǎn)品規(guī)格11ALS50-II

精度報(bào)告相對(duì)飛行高度ALS50-II,40OFOV

包含GPS誤差10cmAGL[m]平面精度高程精度[cm]脈沖頻率[kHz]500981501000151199.32000241358.4300034154185000542126.06000652421.912IPASPPP精確單點(diǎn)定位

Leica推出IPASPPP(PrecisePointPositioning)精確單點(diǎn)定位軟件，采用精密衛(wèi)星軌道數(shù)據(jù)和精密衛(wèi)星時(shí)鐘糾正數(shù)據(jù)，在不架設(shè)基站的情況下計(jì)算精密的動(dòng)態(tài)定位信息。采用此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：提供高精度解算GPS和IMU數(shù)據(jù)的全新解決方案GPS差分不依賴地面參考站的觀測(cè)數(shù)據(jù)操作簡(jiǎn)便，工作流程更加簡(jiǎn)化高效高精度星歷：30s間隔，13天后獲取低精度星歷：5min間隔，17小時(shí)后獲取13IPAS

慣性定位及定向系統(tǒng)通過(guò)GPS/IMU直接獲取外方位元素可靠的后處理解算模型，獲取高精度飛機(jī)的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)提高陀螺座架的實(shí)時(shí)精度提供飛行控制及管理系統(tǒng)信號(hào)傳輸端口(ASCOT,Track’Air,etc.)，可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制14FPES

飛行計(jì)劃及評(píng)估軟件采用電子地圖為背景，制定優(yōu)化的飛行路線可加入數(shù)字高程模型制定飛行計(jì)劃可以導(dǎo)出數(shù)據(jù)到飛行控制系統(tǒng)中（ASCOT，F(xiàn)CMS）飛行質(zhì)量評(píng)估15FCMS

飛行及航攝儀控制管理軟件能同時(shí)控制多個(gè)航攝儀提供飛行模擬軟件對(duì)飛行操作員進(jìn)行訓(xùn)練優(yōu)化飛行路線對(duì)飛行過(guò)程進(jìn)行質(zhì)量控制16內(nèi)容提要LIDAR技術(shù)背景簡(jiǎn)介及應(yīng)用領(lǐng)域

ALS50-II機(jī)載激光掃描系統(tǒng)產(chǎn)品簡(jiǎn)介

ALS50應(yīng)用成果展示

ALS50-II總結(jié)

17ALS50應(yīng)用成果地表點(diǎn)云數(shù)據(jù)DSM－未處理植被18地面點(diǎn)云數(shù)據(jù)DTM－去除植被ALS50應(yīng)用成果19ALS50應(yīng)用成果數(shù)字高程模型DEM20ALS50應(yīng)用成果地面等高線21ALS50應(yīng)用成果DEM三維顯示22ALS50應(yīng)用成果DOM疊合DEM三維景觀圖23ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)數(shù)字城市表面模型24MICROSTATION特征物提取ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)25城區(qū)激光點(diǎn)云景觀圖（Montana州立大學(xué)）ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)261.5MLIDARmodel–September15,2001三維數(shù)字表面模型ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)27ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)市中心剖面圖28激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)剖面圖ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)29ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)剖面圖30ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)剖面圖31建筑物邊緣規(guī)格化及與DSM影像疊加ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)32ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)高程分類33數(shù)字影像ALS50應(yīng)用成果

城市數(shù)據(jù)34數(shù)據(jù)來(lái)源：NOAAUSAALS50應(yīng)用成果

水資源分析海岸線侵蝕分析1997年2000年351997LIDARData2000LIDARData增長(zhǎng)海岸新建房屋數(shù)據(jù)來(lái)源：NOAAUSAALS50應(yīng)用成果

水資源分析海岸線侵蝕分析36案例：美國(guó)北卡羅來(lái)納州需要進(jìn)行洪水淹沒(méi)評(píng)估分析，并進(jìn)行快速制圖方法：采用機(jī)載LIDAR的手段獲取地表數(shù)據(jù)結(jié)果：利用快速更新的地圖來(lái)減少洪水帶來(lái)的影響實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)，并在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行發(fā)布ALS50應(yīng)用成果

水資源分析洪水預(yù)報(bào)分析洪水水面實(shí)時(shí)變化顯示37SpatialDataDevelopment-Airborne海岸LIDAR數(shù)據(jù)，DEM與等高線疊合圖案例：南卡羅來(lái)納州法律規(guī)定每隔10年需要進(jìn)行海岸線的勘測(cè)修復(fù)工作方法：采用機(jī)載LIDAR獲取地表數(shù)據(jù)結(jié)果：獲取全部南卡羅來(lái)納州的海岸高程數(shù)據(jù)海岸線的修復(fù)可以保證海岸帶水土完整性、減小海岸侵蝕帶來(lái)的影響、降低暴風(fēng)雨所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)ALS50應(yīng)用成果

水資源分析海岸線監(jiān)測(cè)分析38ALS50應(yīng)用成果

水資源分析洪水淹沒(méi)預(yù)報(bào)分析普通DEM

低精度

LIDARDEM

高精度39ALS50應(yīng)用成果

水資源分析淹沒(méi)區(qū)域變化監(jiān)測(cè)230m水位線40ALS50應(yīng)用成果

水資源分析232m水位線淹沒(méi)區(qū)域變化監(jiān)測(cè)41ALS50應(yīng)用成果

水資源分析233m水位線淹沒(méi)區(qū)域變化監(jiān)測(cè)42ALS50應(yīng)用成果

水資源分析洪水淹沒(méi)區(qū)制圖流程43淹沒(méi)區(qū)制圖ALS50應(yīng)用成果

水資源分析44ALS50應(yīng)用成果

植被分析激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)DSM－未去除植被45ALS50應(yīng)用成果

植被分析數(shù)據(jù)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)DTM－去除植被46數(shù)字地表模型數(shù)字表面模型ALS50應(yīng)用成果

植被分析數(shù)據(jù)47

Heights1-5m

5-10m

10-15m

15-20m

20-25m

>25mALS50應(yīng)用成果

植被分析數(shù)據(jù)植被高度分析48ALS50應(yīng)用成果

電力線數(shù)據(jù)49ALS50應(yīng)用成果

電力線數(shù)據(jù)根據(jù)高度不同激光點(diǎn)云分類50ALS50應(yīng)用成果

電力線數(shù)據(jù)俯視圖

剖面圖

51ALS50應(yīng)用成果

電力線數(shù)據(jù)根據(jù)回波強(qiáng)度進(jìn)行分類52ALS50應(yīng)用成果

電力線數(shù)據(jù)電力線三維模型53ALS50應(yīng)用成果

管線數(shù)據(jù)數(shù)字正攝影像條帶拼接54ALS50應(yīng)用成果

管線數(shù)據(jù)第一次飛行第二次飛行天然氣管道高程變化對(duì)比55ALS50應(yīng)用成果

管線數(shù)據(jù)西氣東輸正攝影像圖56高速公路

樹(shù)木小屋耕地ALS50應(yīng)用成果

道路數(shù)據(jù)條帶數(shù)字高程模型57ALS50應(yīng)用成果

道路數(shù)據(jù)大場(chǎng)景數(shù)字表面模型58ALS50應(yīng)用成果

道路數(shù)據(jù)59ALS50應(yīng)用成果

道路數(shù)據(jù)正攝影像60ALS50應(yīng)用成果

道路數(shù)據(jù)高分辨率數(shù)碼影像61ALS50應(yīng)用成果礦山結(jié)構(gòu)三維DEM模型62ALS50應(yīng)用成果管道結(jié)構(gòu)三維DEM模型63LIDAR數(shù)據(jù)生成DEM渲染圖ALS50應(yīng)用成果

數(shù)字海洋項(xiàng)目64數(shù)字線化圖疊合等高線DEM疊合等高線DEM渲染圖

ALS50應(yīng)用成果

數(shù)字海洋項(xiàng)目65采用激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)套合影像生成的飛行區(qū)域3D效果圖

ALS50應(yīng)用成果

數(shù)字海洋項(xiàng)目66ALS50應(yīng)用成果多種類型數(shù)據(jù)無(wú)縫集成DEMContourlineImageDTMGrid67內(nèi)容提